提高結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的思考與實(shí)踐*

陳佑寧

(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院 陜西咸陽(yáng) 712000)

結(jié)構(gòu)化學(xué)是化學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。該課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，有些概念抽象難懂，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅需要有嚴(yán)密的邏輯思維能力，還要有較好的空間想象能力及一定的數(shù)理基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程時(shí)，學(xué)生普遍感到一“難”二“怕”三“無用”。在教學(xué)過程中，往往是教師為主體，學(xué)生很少參與，教學(xué)效果不夠理想。為提高該課程的教學(xué)效果，國(guó)內(nèi)有學(xué)者進(jìn)行了一些探索研究[1-5]。通過結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)提高結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量有一些新的思考。

1 重視緒論教學(xué)

學(xué)習(xí)態(tài)度與學(xué)習(xí)效率直接相關(guān)，在學(xué)習(xí)中起著重要作用。作為教師，要善于引導(dǎo)學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的重要性，端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。

化學(xué)學(xué)科對(duì)應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)層次主要是分子結(jié)構(gòu)。在化學(xué)反應(yīng)中，分子將發(fā)生變化，分子中原子間的結(jié)合將有所改組，因此結(jié)構(gòu)化學(xué)的主題是“分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵”。同時(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)根據(jù)“結(jié)構(gòu)決定性能，性能反映結(jié)構(gòu)”的基本原則，探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)化學(xué)的誕生和發(fā)展，對(duì)闡明化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其性能的關(guān)系，推動(dòng)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，以及有效地探索新途徑來合成具有特定性能的新產(chǎn)品起了推動(dòng)和指導(dǎo)作用。因此，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)，無論對(duì)學(xué)生未來從事教學(xué)還是科研工作都具有重要的意義。通過具體的實(shí)例，可使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的重要性。例如：由于正確地闡明了硼氫化合物的“多中心鍵”特征，合成了可作為高能燃料的一系列復(fù)雜硼氫化合物，推動(dòng)了宇航事業(yè)的發(fā)展；塑料、合成纖維和合成橡膠3大高分子工業(yè)，正是由于卓有成效地研究了高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系，才有今天的蓬勃發(fā)展。對(duì)于師范專業(yè)的學(xué)生，還應(yīng)著重闡述結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)對(duì)于提高中學(xué)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要作用。結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)貫穿于整個(gè)中學(xué)化學(xué)教學(xué)，當(dāng)前世界科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，中學(xué)化學(xué)教材深化的一個(gè)重要方面是加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)的教學(xué)[6]。通過結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生在更高層次上理解中學(xué)化學(xué)教材的內(nèi)容，使他們認(rèn)為學(xué)習(xí)該課程是很有用的。

在教學(xué)過程中，應(yīng)有效利用緒論課的教學(xué)，重點(diǎn)介紹結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究對(duì)象和主要研究?jī)?nèi)容，幫助學(xué)生樹立明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)；強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的作用和地位，消除學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)無用的觀念；探討學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)方法上應(yīng)注意的問題，消除學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的畏難情緒。實(shí)踐證明，重視緒論課的教學(xué)，提高學(xué)生認(rèn)識(shí)，堅(jiān)定學(xué)習(xí)信心，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，對(duì)于提高結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量可以起很好的作用。

2 在教學(xué)中誘導(dǎo)學(xué)生的求知欲

結(jié)構(gòu)化學(xué)理論性較強(qiáng)，有些概念抽象難懂，在學(xué)習(xí)過程中要注意概念的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，還要努力擺脫宏觀現(xiàn)象的傳統(tǒng)概念的束縛，在深刻理解微觀粒子運(yùn)動(dòng)特征的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)(如黑體輻射、光電效應(yīng)等)上去接受描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的新概念。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)需要一定的數(shù)理基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生深刻理解進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的前提條件或簡(jiǎn)化的模型以及所得結(jié)果的物理意義，要把物理概念和數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)合起來，并與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相聯(lián)系，以加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)和理解。在教學(xué)過程中，必須針對(duì)學(xué)生在以往學(xué)習(xí)過程中形成的學(xué)習(xí)習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)性的思維方式，突破思維定勢(shì)，才能達(dá)到好的教學(xué)效果。

在其他學(xué)科教學(xué)中，常規(guī)的思路是根據(jù)已知條件和邊界條件來求解問題，解答出來就結(jié)束了。結(jié)構(gòu)化學(xué)研究微觀結(jié)構(gòu)的重要武器之一是量子力學(xué)，量子力學(xué)解決微觀體系問題與經(jīng)典力學(xué)的一個(gè)顯著不同點(diǎn)就是對(duì)結(jié)果的討論。例如，由一維勢(shì)箱中粒子薛定諤方程解的討論，我們可以得到微觀體系中粒子的運(yùn)動(dòng)具有能量量子化、零點(diǎn)能效應(yīng)和粒子沒有運(yùn)動(dòng)軌道只有概率分布等量子效應(yīng)；并可引導(dǎo)學(xué)生分析一維勢(shì)箱粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與微觀體系中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系，展開聯(lián)想，抓住本質(zhì)，把學(xué)生的思維從熟悉的具體的一維勢(shì)箱粒子引導(dǎo)到陌生的抽象的微觀世界，給學(xué)生一個(gè)清晰的思路。得到量子力學(xué)處理微觀體系的一般步驟如下：(1) 根據(jù)體系的物理?xiàng)l件，寫出它的勢(shì)能函數(shù)，進(jìn)一步寫出能量算符及薛定諤方程；(2) 解薛定諤方程，根據(jù)邊界條件求得波函數(shù)和能量；(3) 描繪Ψn、|Ψn|2等的圖形，討論其分布特點(diǎn)；(4) 由所得的Ψn，求各個(gè)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的各種力學(xué)量的數(shù)值，了解體系的性質(zhì)；(5) 聯(lián)系實(shí)際問題，對(duì)所得結(jié)果加以應(yīng)用。

在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中，可運(yùn)用類比的方法，幫助學(xué)生深刻理解微觀粒子與宏觀物體、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)之間的本質(zhì)不同點(diǎn)及相互聯(lián)系。采用突破思維定勢(shì)的方法，在教學(xué)過程中巧妙設(shè)置一些提問，對(duì)量子力學(xué)問題由淺入深地進(jìn)行討論和研究，可變抽象為形象，具有舉一反三、觸類旁通的作用，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)微觀現(xiàn)象、掌握認(rèn)識(shí)規(guī)律的目的;亦可啟發(fā)學(xué)生的思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，誘導(dǎo)學(xué)生的求知欲。

3 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性

在結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)過程中，教師應(yīng)因材施教，并為學(xué)生提供充分的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能夠獨(dú)立地進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)或從事創(chuàng)造性活動(dòng)，切實(shí)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的方法和方向。

在教學(xué)實(shí)踐中，在掌握學(xué)生基本學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)本課程的特點(diǎn)，設(shè)置了與教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求相適應(yīng)的、注重理論研究和解釋實(shí)際實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的課程論文題目，引導(dǎo)學(xué)生嘗試應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)/量子化學(xué)的理論計(jì)算結(jié)果來解釋化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深入了解分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，揭示其內(nèi)在的規(guī)律性。設(shè)置的課程論文可以讓學(xué)生在搜尋研究對(duì)象或范圍時(shí)，對(duì)以前學(xué)過的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行回顧和分析，思考進(jìn)入大學(xué)以來學(xué)習(xí)的知識(shí)是否存在可以用結(jié)構(gòu)化學(xué)理論解釋的地方，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)、原理和現(xiàn)象進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程論文時(shí)，特別注意講述一般科學(xué)研究的方法和步驟及科學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)具備的科學(xué)道德，以全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。此外，還安排了課程討論，讓學(xué)生提出想法在課堂上討論，將結(jié)構(gòu)化學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于課程論文研究中。這種問答式、討論式、解決問題式的教學(xué)方法，能把學(xué)生的思維活動(dòng)不斷引入發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的環(huán)境中，使學(xué)生的思維由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。

4 完善考核機(jī)制

傳統(tǒng)的理論課程的綜合成績(jī)以期末閉卷考試成績(jī)?yōu)橹?，考核采用閉卷方式，題目類型通常有選擇題、填空題、是非題、簡(jiǎn)答題和計(jì)算題等，對(duì)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)有目的地查閱文獻(xiàn)以解決相關(guān)問題則相對(duì)較少考核。單一的閉卷考試方式易誘導(dǎo)學(xué)生讀死書、死讀書，在死記硬背上花過多的功夫；學(xué)生容易形成惰性、依賴性，還會(huì)養(yǎng)成僵化的思維方式。良好的考核機(jī)制應(yīng)該是開放的，多元的，有彈性的；教學(xué)不是為了考試，考試只應(yīng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為與習(xí)慣、以及能力的培養(yǎng)具有導(dǎo)向性和約束力，因此必須完善考核機(jī)制。

我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中，對(duì)考核方式進(jìn)行了一些改革。學(xué)生的綜合成績(jī)由平時(shí)成績(jī)(占30%)、期中考試成績(jī)(占10%)和期末考試成績(jī)(占60%)3部分組成。在平時(shí)成績(jī)考核中，課堂提問考核占10%，這有利于考察學(xué)生理解能力、分析能力、邏輯思維能力、表達(dá)能力，有利于探究型課堂氣氛的建設(shè)，促使學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。考察撰寫課程小論文的能力占10%，在學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)化學(xué)原理后，設(shè)置相關(guān)課程論文，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，綜合運(yùn)用結(jié)構(gòu)化學(xué)原理去解釋化學(xué)中的一些問題。這有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分析問題和解決問題的能力?？疾彀促|(zhì)按量完成作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況占10%，主要是引導(dǎo)學(xué)生注重學(xué)習(xí)過程，遵守紀(jì)律，端正學(xué)習(xí)態(tài)度。在期中、期末考試內(nèi)容方面，有意識(shí)地增加應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)原理解決實(shí)際問題的題目，突出物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)的影響關(guān)系，注重培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用能力。如應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)原理解釋配合物的顏色、煤氣中毒現(xiàn)象等。這樣既達(dá)到學(xué)以致用的目的，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉學(xué)民.化工高等教育,2005(3):72

[2] 許旋,王干全,莫海洪.高等理科教育,2005(6):49

[3] 陳建中,林樹坤,黃長(zhǎng)滄,等.大學(xué)化學(xué),2006,21(1):17

[4] 謝愛理.上饒師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,25(6):47

[5] 羅旭健.玉林師范學(xué)院學(xué)報(bào),2004,25(3):68

[6] 胡亮臣,楊建華.物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)指導(dǎo).陜西:陜西人民教育出版社,1993